Beata Sperkowska, Grzegorz Bazylak
OZNACZANIE ZAWARTOŚCI MIKROELEMENTÓW W WIELOSKŁADNIKOWYCH HERBATKACH ZIOŁOWYCH
Katedra i Zakład Bromatologii Wydziału Farmaceutycznego Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy
Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu Kierownik: prof. nadzw. dr hab. G. Bazylak
(e-mail: gbazylak@cm.umk.pl)
Celem badań było oznaczenie metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej (AAS) zawartości manganu, żelaza, miedzi i cynku w stałych próbkach dziesięciu wieloskładnikowych herbatek ziołowych (WHZ) stosowanych w celu 1) poprawy stanu skóry, włosów i paznokci UP) lub 2) redukcji masy ciała (WHZ-OD). Za pomocą wielowymiarowej metody analizy głównych składowych (PCA) wykazano, że profil oznaczanych czterech mikroelementów umożliwia weryfikację deklarowanej obecności charakterystycznych komponentów roślinnych (pokrzywa, mięta, pu-erh, yerba mate, herbata zielona, hibiskus) stosowanych podczas formulacji badanych produktów WHZ.
Hasła kluczowe: mieszanki ziołowe, niezbędne składniki mineralne, polipragmazja Key words: multiherbal products, essential elements, polipragmazia
Nasilające się w całym świecie trendy konsumpcyjne związane z propagowaniem zdrowego trybu życia oraz rosnącą dbałością o kondycję i wygląd zewnętrzny sprawiają, że również w Polsce obserwujemy wzrost zainteresowania wieloskładnikowymi herbatkami ziołowymi (z dodatkami i bez dodatków) o właściwościach prozdrowotnych, w szczególności poprawiającymi wygląd skóry i włosów oraz wspomagającymi redukcję masy ciała. W okresie od kwietnia 2008 do maja 2009 roku odnotowano w Polsce kolejny wzrost sprzedaży wieloskładnikowych herbatek ziołowych (WHZ), a jej wartość oszacowano na 218 mln złotych (1). Zawierające w swoim składzie od kilku do kilkunastu surowców roślinnych produkty WHZ charakteryzują się zróżnicowanymi właściwościami wspomagającymi utrzymanie dobrego stanu zdrowia, co wynika z obecności w tych produktach rozmaitych substancji biologicznie aktywnych np. polifenoli, ksantyn, witamin czy składników mineralnych (2-5). Niektóre z surowców roślinnych stanowiących składniki produktów WHZ, np. yerba-mate, hibiskus czy owoce cytrusowe, zawierają swoiste substancje biogenne determinujące jakość zdrowotną i mikrobiologiczną takich produktów (6). Pomimo wielu zalet produktów WHZ należy podkreślić, że długookresowe codzienne ich spożywanie w postaci naparów w sposób niekontrolowany prowadzić może do polipragmazji. Mikroelementy, których obecność w codziennej diecie jest niezbędna z uwagi na ich udział w
licznych przemianach metabolicznych, enzymatycznych i procesach oddychania komórkowego przebiegających w organizmie człowieka (4), spożywane nawet w niewielkich ilościach mogą być jednak kumulowane w różnych tkankach (2) i poprzez efekty prooksydacyjne stanowią istotny, a ciągle niedoceniany, czynnik w etiologii chorób neurodegeneracyjnych takich jak np. choroba Alzhaimera, Parkinsona czy Creutzfielda-Jacoba (7). Celem niniejszej pracy było oznaczenie zawartości czterech podstawowych mikroelementów w dwóch rożnych grupach suszonych produktów WHZ dostępnych na rynku żywności funkcjonalnej w Polsce.
MATERIAŁ I METODY
Analizom poddano zakupione losowo w latach 2009/10 w sieci hipermarketów na terenie miasta Bydgoszczy suszone wieloskładnikowe herbatki ziołowe WHZ (stałe, w saszetkach typu fix) stosowane w celu 1) poprawy stanu paznokci, skóry i włosów UP, 5 produktów) lub 2) wspomagania redukcji masy ciała (WHZ-OD, 5 produktów), a ich charakterystykę zamieszczono w tab. I. Oznaczenia zawartości cynku, miedzi, manganu i żelaza dokonano metodą płomieniowej atomowej spektrometrii absorpcyjnej (AAS) z wykorzystaniem spektrometru Varian SpectrAA 200 (Australia) z lampą katodową wnękową po wcześniejszym przeprowadzeniu mineralizacji na sucho według normy PN-91/R04014 pkt 3.6 (8). Dokładność i precyzję pomiarów AAS oznaczono wykonując analizę materiałów referencyjnych, które stanowiły suszone liście jabłoni SRM 1515 (NIST, USA) oraz suszone liście tytoniu CTA-OTL-1 (IChTJ, Polska) uzyskując zgodność pomiędzy wynikami badań kontrolnych, a wartościami deklarowanymi w zakresie od 91 do 106 %. Obliczenia metodą analizy składników głównych (PCA) oraz obliczenia istotności różnic pomiędzy wynikami średnimi na poziomie istotności α = 0,05 wykonano stosując test t-Studenta przy użyciu programu Statistica PL 9.0 (StatSoft, Polska).
WYNIKI I ICH OMÓWIENIE
Uzyskane wyniki oznaczeń zawartości mikroelementów wyrażonych jako średnia z trzech pomiarów (xsr), odchylenie standardowe (SD) oraz błąd względny (BW) zamieszczono w tab. II. Badane produkty WPF w największych ilościach zawierały jony żelaza, którego średnia zawartość we wszystkich analizowanych produktach WHZ (n = 10) wyniosła 440,75 µg/g, natomiast w produktach WHZ-OD (n = 5) i WHZ-UP (n = 5), odpowiednio, 416,58 µg/g oraz 464,92 µg/g. Na zbliżonym poziomie oznaczono zawartość manganu: odpowiednio 353,91, 390,84 oraz 316,98 µg/g. Analizowane produkty WHZ charakteryzują się natomiast niewielką zawartością, cynku wynoszącą, odpowiednio, 31,64, 30,46 i 32,89 µg/g oraz miedzi – 6,79 oraz 7,06 i 6,51 µg/g. Wyniki dotyczące zawartości manganu, żelaza, miedzi i cynku w badanych przez nas produktach WHZ nie odbiegają od opisywanych w poprzednich pracach zawartości tych mikroelementów w podstawowych surowcach roślinnych i farmagnostycznych takich jak hibiskus, czarna herbata,
zielona herbata, pu-erh, liść mate, mięta czy pokrzywa (9-14). Po przeprowadzeniu obliczeń chemometrycznych metodą analizy głównych składowych (PCA), której wyniki zaprezentowano graficznie na ryc. 1, stwierdzono, że rozmieszczenie na wykresie punktów odpowiadających badanym 10 produktom WHZ pozwala na wyodrębnienie wśród nich czterech istotnie różniących się podgrup. W klasterze A zgrupowane zostały produkty WHZ o zwiększonej zawartości manganu, w klasterze B- o zwiększonej zawartości miedzi, w klasterze C - o zwiększonej zawartości żelaza, a w - klasterze D - produkt WHZ-UP04 o szczególnie wysokiej zawartości cynku 40,20 µg/g. Ponadto stwierdzono, że czynnikiem mającym istotny związek z grupowaniem metodą PCA badanych produktów wieloskładnikowych WHZ są występujące w ich składzie charakterystyczne komponenty roślinne. W klasterze A zgrupowane zostały 3 produkty WHZ zawierające w swoim składzie m.in. czarną i zieloną herbatę, które charakteryzują się stosunkowo wysoką zawartością manganu, co jest zgodne z wynikami badań podanych przez innych autorów (9).
Ta b e l a I . Charakterystyka badanych wieloskładnikowych herbatkach ziołowych WHZ Ta b l e I . Characteristics data of studied multi-herbal functional products WHZ
Lp Nazwa produktu Symbol Producent Skład deklarowany przez produ-centa
1 Sekret piękna WHZ-UP01 DobrzyceVitax/
Jabłko, koszyczek rumianku, po-krzywa, herbata zielona 0,35g/2tb, ziele skrzypu 0,28g/2tb, dzika róża,
ziele bratka, ziele mniszka, ziele owsa, aromaty
2 Anty Cellulit program WHZ-UP02 WarszawaTelety/
Kwiat hibiskusa, jabłko, zielona herbata (10%; 0,4 mg/2tb), koszy-czek rumianku, liść jeżyny, korzeń lukrecji, liść mate, skórka gorzkiej pomarańczy, nasiona guarany, aromaty, ekstrakt z nasion wino-gron (2,2%; 88 mg/2tb), L-karnityna
(0,7%; 28 mg/2tb)
3 La Karnita – egzotyczna WHZ-UP03 Bio-Active/Warszawa
Jabłko, hibiskus, dzika róża, ziele bratka (180 mg/tb), skrzyp polny (112,5 mg/tb), fruktoza, mięta,
regu-lator kwasowości: kwas cytrynowy, aromaty;
4 La Karnita – żurawina WHZ-UP04 Bio-Active/Warszawa
Hibiskus, pokrzywa 225 mg/tb, czarna porzeczka, aronia, skrzyp polny 112,5 mg/tb, mięta, fruktoza,
żurawina 1%, aromaty 5 OdmładzającaHerbatka fix WHZ-UP05 Herbapol/Kraków
Herbata czerwona pu-erh , ziele fiołka trójbarwnego, liść pokrzywy,
trawa cytrynowa, herbata zielona, ziele krwawnika
Lp Nazwa produktu Symbol Producent Skład deklarowany przez produ-centa
6 – oczyszczanieJUSTFIT WHZ-OD11 MOKATE/Ustroń
Liść mięty pieprzowej, owoc kopru włoskiego, herbata czerwona pu-erh, inulina, liść brzozy, liść pokrzy-wy, nasiona guarany, cynamon, liść
werbeny, korzeń mniszka, korzeń lukrecji
7 4 × Ja WHZ-OD12 Bio-Active/Warszawa
Hibiskus 3,6g/3 tb, jabłko 23%, skórka gorzkiej pomarańczy, her-bata czerwona Pu-Erh 0,24g/3 tb, mniszek lekarski 60 mg/3 tb, skrzyp polny 60 mg/3tb, ekstrakt L-karnityny
czysta karnityna 41mg/3tb, skórka grejpfruta 30 mg/3tb, aromaty
8 MandarynkaLa Karnita WHZ-OD13 Bio-Active/Warszawa
Czarna herbata, dzika róża, jabłko, hibiskus, skórka gorzkiej i słodkiej
pomarańczy 4%, skrzyp polny, mniszek lekarski, ekstrakt z Garcinia cambogia 11,2 mg HCA/1tb, chlorek chromu 44 µg, rooibos, regulator kwasowości kwas cytrynowy,
aroma-ty, substancje słodzące sacharynian sodu
9 La Karnita Grejpfruit WHZ-OD14 Bio-Active/Warszawa
Hibiskus 3,6g/3 tb, jabłko 23%, skór-ka pomarańczy, yerba mate 67,5 mg/tb, mniszek lekarski, preparat L-karnityny 30,6 mg, skórka grejpfruta
45 mg/Tb, skrzyp polny, aromaty
10 Zioła Mnicha WHZ-OD15 Bio-Active/Warszawa
Herbata pu-erh 1,4g/3tb, yerba mate 1g/3tb, dzika róża, mniszek lekarski
900 mg/3 tb, pokrzywa, skrzyp polny, preparat L-karnityny 122 mg
czystej L-karnityny/3tb, rumianek
W centralnej części wykresu (klaster B) zgrupowane zostały 3 produkty WHZ zawierające m.in. herbatę pu-erh oraz herbatę zieloną, odznaczające się wysoką zawartością miedzi (9-14). W klasterze C zgrupowane zostały 3 produkty WHZ zawierające hibiskus i mniszek lekarski, które jak wskazują wyniki wcześniejszych badań są bogatym źródłem żelaza (2, 9). W osobnym klasterze D wyodrębniono produkt WHZ-UP04, w którego składzie zawarte są takie potencjalnie bogate w cynk surowce roślinne jak mięta, hibiskus i czarna porzeczka (2,9,12,14).
Ta b e l a I I . Średnia zawartość [µg/g] mikroelementów w wieloskładnikowych herbatkach ziołowych WHZ ozna-czona metodą AAS (n=3)
Ta b l e I I . Average concent of microlements in the multi-herbal functional products WHZ as determined by AAS method (n = 3)
L.p. produktuSymbol Zawartość (xśr ± SD)
Mn BW% Fe BW% Cu BW% Zn BW% 1 -UP01WHZ 290,31 ± 2,5 1,76 221,43 ± 0,5 0,45 5,25 ± 0,1 0,38 ± 1,327,41 a 9,49 2 -UP02WHZ 659,72 ± 5,2 1,97 304,22 ± 15,5a 3,35 7,24 ± 0,3 11,6 37,11 ± 0,1 0,54 3 -UP03WHZ 148,64 ± 3,7 6,26 651,41 ± 11,2 5,99 5,64 ± 0,3b 8,27 27,14 ± 0,9a 6,64 4 -UP04WHZ 255,31 ± 1,8 1,18 911,60 ± 7,5 2,06 6,86 ± 0,4 10,2 40,23 ± 1,3 7,96 5 -UP05WHZ 231,09 ± 2,3 2,47 236,01 ± 5,0 4,29 7,60 ± 0,2 4,34 ± 0,932,31 c 5,57 6 -OD11WHZ 568,41 ± 0,6 0,21 188,21 ± 5,2b 6,9 7,54 ± 0,15c 4,38 ± 0,832,11 c 5,07 7 -OD12WHZ 225,55 ± 0,9 0,66 579,91± 7,6 7,62 ±0,255,56 b 8,99 29,39 ± 0,2 1,25 8 -OD13WHZ 376,91 ± 0,5 0,21 366,23 ± 2,1 1,45 8,74 ± 0,21 4,23 23,18 ± 0,1 1,03 9 -OD14WHZ 220,47± 0,4 0,45 641,63 ± 7,3 2,30 5,00 ± 0,15 6,80 ± 0,228,41 b 1,29 10 -OD15WHZ 562,81 ± 6,1 2,19 307,01 ± 0,3a 0,20 8,48 ± 0,22 4,76 39,22 ± 1,5 7,39 Wartości oznaczone tymi samymi literami w kolumnie nie różnią się istotnie statystycznie (p>0,05); BW% = błąd względny, BW% = [(x - xsr ) / xsr ] × 100
Ryc. 1. Wynik analizy PCA ma-cierzy wyników pomiarów AAS (10 × 4) określających zawartość czterech mikroelementów w pro-duktach WHZ. Numeracja punk-tów odpowiada dwóch ostatnim cyfrom symbolu badanego pro-duktu WPF w tab. I i tab.II Fig. 1. Result of PCA calcula-tions with matrix (10 × 4) of de-termined content of four micro-elements in the WHZ products by AAS method. Numbers on the plain refer to last two digit of the WPF products symbol listed in Table I and Table II
WNIOSKI
1. Suche produkty WHZ zawierają znaczne ilości manganu i żelaza, natomiast niewielkie miedzi i cynku. Surowcami roślinnymi odpowiedzialnymi za występo-wanie istotnie zwiększonych ilości żelaza i manganu w tych produktach WHZ są głównie hibiskus i yerba mate.
2. Produkty stosowane w celu redukcji masy ciała WHZ-OD zawierają większe ilości manganu, natomiast produkty tzw. upiększające WHZ-UP - żelaza. W przy-padku żelaza i cynku relacja ich zawartości w obu podgrupach badanych produk-tów jest odwrotna.
3. Uzyskane wyniki mogą stanowić podstawę opracowania skorygowanych lub całkiem nowych receptur oferowanych w sprzedaży wieloskładnikowych herbatek WHZ, jak również mogą przyczynić się do wdrożenia właściwego systemu kontroli jakości i składu takich produktów.
4. Obliczony błąd względny (BW%) oznaczeń dla wszystkich mikroelementów mieści się w granicach od 0,21 do 10,2%, co jest wartością akceptowaną dla zasto-sowanej metody AAS.
B . S p e r k o w s k a , G . B a z y l a k
ESTIMATION OF MICROELEMENTS CONCENTRATIONS IN DRIED MULTI-HERBAL FUNCTIONAL PRODUCTS
S u m m a r y
The atomic absorption spectrometry (AAS) was applied for determination of manganese, iron, copper and zinc in the series of twenty solid and dried samples of multi-herbal functional products (WHZ) used for 1) improving of skin, hair and nail status (rejuvenating multi-herbal teas, WHZ-UP) and 2) body mass re-duction (slimming multi-herbal teas, WHZ-OD). It was found that by use of principal components analy-sis (PCA) would be able to verify and control the occurrence of declared single herbal components (mint, dandelion, pu-erh, yerba mate, green tea, hibiscus, black currant) in the studied set of the WPF products by analyzing the database (10 × 4) composed with determined here characteristic concentration of the four microelements in these multi-herbal formulations.
PIŚMIENNICTWO
1. Kobielska Z.: Herbata jest dobra na wszystko. Fresh & Cool Market. 2009; 6: 30-31.- 2. Błoniarz J, Zaręba S., Rahnama M.: Żelazo i mangan w wybranych ziołach i herbatach ziołowo-owocowych. Rocz. PZH, 2005; 56(2): 179-187.- 3. Błecha K., Wawer I.: Profilaktyka zdrowotna i fitoterapia. Wyd. BON-IMED, Żywiec 2011.- 4. Pasternak K.: Biopierwiastki w praktyce medycznej. Wyd. Akademia Medyczna w Lublinie, Lublin, 2000.- 5. Gentscheva G.D., Stafilov T., Ivanova E.H.: Determination of some essential and toxic elements in herb from Bulgaria and Macedonia using atomic spectrometry. Euroasian J. Anal. Chem., 2010; 5(2): 104-111.- 6. Steinka I.: Mikrobiologia żywności i materiałów przemysłowych. Wyd. Akademia Morska w Gdyni, Gdynia, 2011.- 7. Brewer G.J.: Risks of copper and iron toxicity during aging in humans. Chem. Res. Toxicol., 2010; 23: 319-326.- 8. Polska Norma PN-91/R04014.: Analiza chemiczno-rolnicza roślin - Metody mineralizacji materiału roślinnego do oznaczania makro- i mikroele-mentów. 9. Wróbel K., Wróbel K., Urbina E.M.C.: Determination of total aluminum, chromium, copper, iron, manganese and nickel and their fractions leached to the infusions of black tea, green tea, Hibiscus
sabdariffa and Ilex paraguariensis (Mate) by ETA-AAS. Biol. Trace Elem. Res., 2000; 78(1-3): 271-280.- 10. Wong M.H., Zhang Z.Q., Wong J.W.C., Lan C.Y.: Trace metal contents (Al, Cu and Zn) of tea: tea and soil from two plantations, and tea products from different provinces of China. Environ. Geochem. Health. 1998; 20: 87-94.-
11. Blicharska E., Kocjan R., Błażewicz A.: Oznaczanie zawartości żelaza, manganu, cynku, miedzi, kadmu i ołowiu w herbatkach ziołowych. Bromat. Chem. Toksykol., 2007; 40: 145-151.- 12. Olędzka R., Szyszkowska E.: Badanie zawartości pierwiastków w wybranych gatunkach ziół oraz w ich naparach. Bromat. Chem. Toksykol., 2000; 33(4): 311-316.- 13. Kalny P., Fijałek Z., Daszczuk A., Ostapczuk P.: Determination of selected microelements in polish herbs and their infusions. Sci. Total. Environ., 2007; 381(1-3): 99-104.- 14. Başgel S., Erdemoğlu S.B.: Determination of mineral and trace elements in some medicinal herbs and their infusions consumed in Turkey. Sci. Total. Env., 2006; 359: 82-89.
